摘 要：详细介绍了海底石油管道检测爬行器智能控制器中两个模块的设计工作，并给出了这两个模块的设计任务与设计方案．
关键词：管道检测；智能爬行器；智能控制器；缺陷定位
引 言
石油管道是能源部门所必需的输送设备，管道经长期使用，管壁受冲刷和腐蚀以致减薄，常会发生泄漏事故，造成巨大的经济损失，且污染环境影响生态，做好输油管道的在役检测工作，防患于未然，已成为能源部门的当务之急．
由于采用传统的检测手段实施海底输油管道的检测非常困难，因此，国内外进行了大量的研究开发工作，力图攻克这一难题［1～7］．目前发达国家主要采用管道检测爬行器进行在役检测，其检测方法主要采用漏磁检测和超声检测等．
2002年胜利石油管理局、上海交通大学、哈尔滨工业大学与上海电力学院4单位联合申请到了国家863项目“海底管道的检测与维修技术”．该项目主要关键技术有缺陷检测、检测器变径、精确定位、信号采集与处理、电源与驱动、智能爬行器、智能控制系统、管道缺陷评价、投放回收等，上海电力学院主要负责电动爬行智能控制、捷联惯性导航系统及精确大地定位、检测电源等研究工作．本文仅介绍智能控制器中有关缺陷定位过程控制、异常情况的分析与解救两个模块设计问题．这两个模块的任务是进行系统自检，如发现问题，则进行异常情况的分析，解救模块进行异常处理；
否则，缺陷定位过程控制模块进行正常工作．下面具体介绍这两个模块的设计工作．
1 缺陷定位过程控制模块的设计
1．1 设计任务
缺陷定位过程控制模块的设计任务主要有：
1 在检测起点爬行器自动启动，在终点自动停止；
2 爬行速度和检测速度能自动转换；
3 精确定位时给出定位信号和相对距离，并判定定位情况；
4 找准缺陷位置后检测装置自动停止，同位素发射源对准缺陷发射同位素；
5 精确定位后自动启动爬行．
1．2 设计方案
1．2．1 检测装置的速度切换和定位过程设计
检测装置的首要任务是找到缺陷处，精确定位，让同位素发射源对准缺陷处，检测装置自动停止．这个任务所经历的运动过程见图1．它可分为几个部分：首先，检测装置在爬行器的带动下，从开始位置启动到1点（根据经验选取）至最高速，通过里程轮反馈回来的位置信息在预定降速位置（检测范围）2点降至3点低速行驶，同时开始检测缺陷信息；在4点检测到缺陷后，位置控制系统采取模糊控制方法或PID控制方法将检测装置停在检测位置允许的范围内的5点处（定位准确区内）．而后控制系统精确测量出放射装置与缺陷中心间的相对距离，发出精确定位信号，低速调整至使放射装置停在缺陷中心位置．
图1中，V为爬行器速度．在启动至最大速度过程中，为了保证状态平滑的转换，可以采用斜坡升速控制规律（初设状态转换开始的升速控制允许位移为30±5m）；同样，在爬行转换为检测状态过程中，也采用斜坡减速控制（减速长度初设允许位移为15±5m）；在爬行状态和检测状态采用恒速控制（高速、低速）；缺陷信号被检测出来后，为了精确定位，应首先迅速减速至零．为了保证平滑运行，可采用模糊控制方法或PID控制方法，使检测装置停在允许的定位区内（允许位移初设为5±1m）．由于检测装置不能在管内产生振动，因此速度控制环节不能有超调．
1．2．2 检测过程中的缺陷识别
缺陷识别过程见图2．
在第一次在线检测过程中基本能确定缺陷的大体位置和特征，在第二次精确检测和定位中需要完成实测缺陷信号类别的对比确认问题．通过对缺陷信号的一些特征指标（如峰值、平均值等）的识别来实现信号的检测确认．在识别方法中，选择人工神经网络来实现缺陷的识别确认．通过对常见的缺陷进行分类和分析，找到其特征参数，然后选择合适的算法（比如BP算法），以构成3层网络，并对此网络进行训练，实现离线的识别，再将其应用到在线识别中．同时，当缺陷被确认时，能够精确定位出缺陷中心的位置，以便后面的放射装置能对准．
1．2．3 输入输出信息
1 输入信息 有检测部分的缺陷判断信号、里程轮位移信息、缺陷中心位置信息、缺陷预计位置等．
